DE3413359C2

DE3413359C2 -

Info

Publication number: DE3413359C2
Application number: DE19843413359
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Ing. Kronberger (Fh), 8500 Nuernberg, De
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-04-09
Filing date: 1984-04-09
Publication date: 1989-06-22
Also published as: DE3413359A1; BR8501633A

Description

Die Erfindung betrifft Drosselspulen für große elektrische Leistungen mit Wicklungen um Kernschenkel aus in Achs richtung mit Abständen übereinander gestapelten Eisen kernscheiben und mit stirnseitig über und unter den Wicklungen angeordneten Jochen, die durch die Eisen kernscheiben achsmittig durchsetzende, metallische Zug elemente fixiert sind, wobei die Zugelemente einstückig sind, einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, aus Stahl hergestellt und ausschließlich unter Berücksich tigung der mechanischen Belastung dimensioniert sind, wie beim Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to choke coils for large electrical Services with windings around the core leg in axis iron stacked at intervals core disks and with the face above and below the Windings arranged yokes through the iron metallic disks penetrating core disks in the center elements are fixed, the tension elements in one piece are of circular cross-section Steel made and only under consideration are dimensioned mechanical load, as in the preamble of claim 1.

Eine derartige Anordnung ist bereits durch die DE-OS 32 36 117 be kannt.Such an arrangement is already through DE-OS 32 36 117 be knows.

Mit Rücksicht auf die Reduzierung von magnetisch beding ten Geräuschen müssen das obere und das untere Joch bei derartigen Drosselspulen mechanisch miteinander verspannt sein. Die Abstützung der Joche erfolgt dabei über die Kernblechpakete und über Beilagen aus hartem Werkstoff in den Spalten zwischen übereinander angeordneten Kern blechpaketen. Durch die Spannkraft werden die durch die magnetischen Zugkräfte an den Grenzflächen der Kernblechpakete auftretenden Schwingungsamplituden klein gehalten.With regard to the reduction of magnetic conditions The upper and lower yokes must make noises such choke coils mechanically clamped together be. The yokes are supported via the Core sheet packages and over inserts made of hard material in the gaps between the stacked core sheet packages. Through the resilience, the through the magnetic tensile forces at the interfaces of the Core plate packs occurring vibration amplitudes kept small.

Für die Verspannung der Joche sind unterschiedliche Anordnungen bekannt. Beispielsweise ist durch die US-PS 29 09 742 eine Anordnung bekannt, bei der im Zen trum jedes Kernschenkels ein mechanisches Zugelement vorgesehen ist, das die Joche durchstößt und über ver hältnismäßig einfache stern- oder scheibenförmige Ver bindungselemente die Zugkraft auf die Joche überträgt.There are different types of bracing for the yokes Arrangements known. For example, by US-PS 29 09 742 an arrangement known in the Zen Each core leg has a mechanical tension element is provided that pierces the yokes and ver relatively simple star or disk-shaped Ver binding elements transmit the tensile force to the yokes.

Als Werkstoff für die im Zentrum des magnetischen Wechselfeldes liegenden Zugelemente sind glasfaserver stärkte Kunststoffstangen oder unmagnetischer Stahl verwendet worden. Bei der vorgenannten bekannten Anord nung bestehen die Zugelemente aus Stahl und sind durch eine Muffe aus Isolierwerkstoff elektrisch isoliert. Der Einsatz von glasfaserverstärkten Kunststoffstangen hat den Nachteil, daß dieser Werkstoff während seiner Alterung fließt und der Einsatz von elektrisch isolier ten metallischen Bolzen als Zugelement läßt mit Rück sicht auf die Wirbelstromerwärmung im Magnetfeld nur sehr niedrige magnetische Längsfeldstärken zu.As a material for the center of the magnetic Alternating field lying tensile elements are fiberglass reinforced plastic rods or non-magnetic steel been used. In the aforementioned known arrangement The tension elements are made of steel and are through a sleeve made of electrically insulating material. The use of glass fiber reinforced plastic rods has the disadvantage that this material during its Aging flows and the use of electrical insulation ten metallic bolt as a tension element leaves with back view of the eddy current heating in the magnetic field only very low magnetic longitudinal field strengths too.

Die durch die DE-OS 32 36 117 für die Baugruppen von Drosseln bekannte Verspannung zeigt eine Anordnung, bei der die Zugelemente aus hoch festem Stahl hergestellt und ausschließlich unter Be rücksichtigung der mechanischen Belastung dimensioniert sind.The through the DE-OS 32 36 117 Bracing known for the assemblies of chokes shows an arrangement in which the tension elements from high made of solid steel and only under Be dimensioned taking into account the mechanical load are.

Dabei sind die Zugelemente im Bereich der Eisenkern scheiben und der Joche von einem geschlossenen Mantel aus Werkstoff mit sehr guter elektrischer Leitfähig keit umgeben, beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium. In diesem Mantel erzeugte Wirbelströme reduzieren das Magnetfeld im Inneren des Zugelementes auf einen Teil betrag, der gerade ausreicht, um die Wirbelströme im Mantel aufrechtzuerhalten. Diese Anordnung hat je doch unter bestimmten Randbedingungen unerwünscht hohe Verluste zur Folge.The tension elements are in the area of the iron core washers and the yokes from a closed coat made of material with very good electrical conductivity surrounded, for example made of copper or aluminum. Eddy currents generated in this jacket reduce this Magnetic field on the inside of the tension element on a part amount that is just sufficient to reduce the eddy currents in the Maintain coat. This arrangement has ever but undesirable under certain boundary conditions high losses.

Durch die GB-PS 11 26 049 und die DE-OS 19 26 007 sind jeweils aus einer Vielzahl von Einzelteilen zusammengesetzte Zugeinrichtungen zur Aufnahme der Preßkräfte von Kernschenkeln und Wicklungen von Drosselspulen bekannt. Dabei besteht die erstgenannte dieser beiden Zugeinrichtungen aus mit Längsspal ten versehenen, aufeinander gestapelten Blechlamellen und die andere Zugeinrichtung aus kräftigen Endbolzen mit Quertraversen, die im Bereich des Längsfeldes angeordnete schwächere Bolzen oder Seile halten und mechanisch parallel schalten. In beiden Zugeinrichtungen sind eine Vielzahl von je für sich fixierten Lamellen, Bolzen oder Seilen vorgesehen, und eine dauerhaft gleichmäßige Belastung aller jeweils mechanisch parallel liegenden Einzelquerschnitte ist aufgrund unvermeidbarer Fertigungsungenauigkeiten nicht möglich. Im Hinblick auf diese ungleiche Lastverteilung muß zur Vermeidung von Überlastungen einzelner solcher Einzelquerschnitte eine Überdimensionierung erfolgen, die wiederum eine unerwünschte Vergrößerung des Gesamtquerschnittes der Zugeinrichtung zur Folge hat.By GB-PS 11 26 049 and DE-OS 19 26 007 are each composed of a large number of individual parts Traction devices for absorbing the pressing forces of core legs and windings of inductors. There is the the first of these two pulling devices made with a longitudinal slit provided, stacked sheet metal fins and the other traction device made of strong end bolts with crossbars, the weaker bolt arranged in the area of the longitudinal field or hold ropes and connect mechanically in parallel. In both Traction devices are a multitude of fixed ones Slats, bolts or ropes are provided, and one permanently uniform loading of all mechanically parallel lying individual cross sections is inevitable Manufacturing inaccuracies not possible. With regard to this uneven load distribution must avoid overloading individual such individual cross sections an oversizing take place, which in turn is an undesirable enlargement of the Total cross section of the draw gear results.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für die Verspannung der Joche einer Drossel mit den zugehörigen Kernschenkeln und Wicklungen ausgehend von die Kern schenkel zentral durchsetzenden Zugstangen eine Anord nung zu schaffen, die die volle Ausnutzung der er reichbaren Längsfeldstärken im Kernschenkel und gleich zeitig die Ausnutzung der mechanischen Festigkeit der übrigen Bauteile, insbesondere der Zugstangen auf wirt schaftliche Art und Weise ermöglicht.The invention is therefore based on the object Bracing the yokes of a choke with the associated ones Core legs and windings starting from the core centrally through pull rods an arrangement to create the full exploitation of the he attainable longitudinal field strengths in the core leg and the same timely the exploitation of the mechanical strength of the other components, especially the tie rods on host economic way.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für eine Drossel der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die metal lischen Zugelemente im Bereich des magnetischen Längs feldes zur Minderung ihrer thermischen Be lastung bzw. zur Erhöhung ihrer thermi schen Belastbarkeit achsparallele Schlitze aufweisen, wobei die Tiefe der Schlitze kleiner ist als der Radius des Querschnittskreises, derart daß die zwischen den Schlitzen liegenden Segmente über ein zentrales Kernteil zusammenhängen.According to the invention, this task for a throttle type mentioned in that the metal Tension elements in the area of the magnetic longitudinal field to reduce their thermal loading load or to increase their thermi resilience have axially parallel slots, the depth of the slots is smaller than the radius of the cross-sectional circle, such that the segments lying between the slots connected via a central core part.

Nach vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung sind die Schlitze gleichmäßig auf den Umfang der Zugele mente verteilt.According to advantageous embodiments of the invention the slots evenly on the circumference of the Zugele ment distributed.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der metallischen Zug elemente ist sehr vorteilhaft, denn sie ermöglicht durch die Verlängerung der Wirbelstrompfade in den Querschnitten von Zugelementen auch verhältnismäßig große Zugelementdurchmesser ohne Überschreitung der zulässigen thermischen Belastung.The inventive design of the metallic train elements is very advantageous because it enables by extending the eddy current paths in the Cross sections of tension elements are also proportionate large tension element diameter without exceeding the permissible thermal load.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigenEmbodiments of the invention are based on a Drawing explained in more detail. Show in detail

Fig. 1 und 2 Längs- und Querschnitt durch eine Kompen sationsdrosselspule, Fig. 1 and 2, the longitudinal and transverse section through a Kompen sationsdrosselspule,

Fig. 3 und 4 Längs- und Querschnitt durch eine Kurz schlußdrosselspule, FIGS. 3 and 4 longitudinal and cross-sectional short-circuit inductor by a,

Fig. 5 und 6 geringfügig verkleinerte Querschnitte von Zugelementen mit eingezeichneten Wirbel strompfaden, FIGS. 5 and 6 is slightly smaller cross-sections of traction elements, with indicated eddy current paths,

Fig. 7 bis 10 stark verkleinerte Querschnitte von er findungsgemäßen Zugelementen mit zusam menhängender Querschnittsfläche. Fig. 7 to 10 greatly reduced cross sections of he inventive tension elements with coherent cross-sectional area.

Einander entsprechende Bauteile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding components are in all figures provided with the same reference numerals.

Bei der Anordnung gemäß den Fig. 1 und 2 umfassen Wicklungen 1 einer mehrphasigen Drossel jeweils einen Kernschenkel aus in Achsrichtung übereinander gestapel ten Eisenkernscheiben 2. Zwischen jeweils aufeinander folgenden Eisenkernscheiben 2 ist je eine Zwischenlage 5 aus unmagnetischem Werkstoff mit sehr hohem Elasti zitätsmodul angeordnet, so daß jeder Kernschenkel für sich eine starre feste Säule darstellt. Die einzelnen Eisenkernscheiben 2 sind in bekannter Weise aus Trans formatorblechlamellen zusammengesetzt und weisen ebenso wie die Zwischenlagen 5 einen achsparallelen zentralen Durchbruch auf. In the arrangement according to FIGS. 1 and 2, windings 1 of a multi-phase choke each comprise a core leg made of iron core disks 2 stacked one above the other in the axial direction. Between each successive iron core discs 2 , an intermediate layer 5 of non-magnetic material with a very high elasticity module is arranged, so that each core leg represents a rigid rigid column. The individual iron core disks 2 are composed in a known manner from Trans formator laminations and, like the intermediate layers 5, have an axially parallel central opening.

Unter Zwischenschaltung von weiteren Zwischenlagen 5 liegen auf den Stirnflächen der von den Eisenkernschei ben 2 gebildeten Kernschenkel Joche 3 auf, die vorzugs weise als gerade Balken gestaltet sind und ebenfalls aus Transformatorblechlamellen zusammengesetzt sind. Über den in den Eisenkernscheiben 2 und den Zwischen lagen 5 der einzelnen Kernschenkel vorgesehenen Durch brüchen sind in den beiden Jochen 3 ebenfalls Durch brüche vorgesehen, die mit den erstenannten deckungs gleich sind. Die in sich etwas elastischen Wicklungen 1 stützen sich in axialer Richtung über Druckringe 6 aus Isolierwerkstoff ebenfalls an den Jochen 3 ab.With the interposition of further intermediate layers 5 are located on the end surfaces on the two core limbs formed ben of the iron core ticket yokes 3, which are preferential example designed as a straight bar and are also composed of transformer laminations. About the openings provided in the iron core disks 2 and the intermediate layers 5 of the individual core legs, openings are also provided in the two yokes 3 , which are identical to the first-mentioned cover. The somewhat elastic windings 1 are also supported on the yokes 3 in the axial direction via pressure rings 6 made of insulating material.

Die Durchbrüche in den Jochen 3, den Eisenkernschei ben 2 und den Zwischenlagen 5 werden je Kernschenkel von einem metallischen Zugelement 4 in Längsrichtung durchsetzt. Die Enden der Zugelemente 4 tragen Muttern 8, die nach ihren Anziehen über Preßbügel 7, die den Eisenkreis der Drossel bildenden Eisenkernscheiben 2 und die Joche 3 fest aufeinander pressen und gleich zeitig die Wicklungen 1 zwischen den Druckringen 6 kurzschlußsicher festhalten. Die Zwischenlagen 5 die nen in dieser Anordnung im wesentlichen zur Einstel lung des magnetischen Widerstandes des Eisenkreises. Die unter dem unteren Joch angeordneten Preßbügel 7 haben an ihren Enden als Füße 9 für den Drosselaktiv teil dienende Abwinklungen.The breakthroughs in the yokes 3 , the Eisenkernschei ben 2 and the intermediate layers 5 are penetrated by a metallic tension element 4 in the longitudinal direction per core leg. The ends of the tension elements 4 have nuts 8 which, after being tightened via press brackets 7 , firmly press the iron core disks 2 forming the iron circuit of the choke 2 and the yokes 3 against one another and at the same time hold the windings 1 between the pressure rings 6 short-circuit-proof. The intermediate layers 5 the NEN in this arrangement essentially for setting the magnetic resistance of the iron circuit. The arranged under the lower yoke press bracket 7 have at their ends as feet 9 for the throttle active part serving bends.

Bei der Anordnung gemäß den Fig. 3 und 4 sind den drei Phasen eines Drehstromsystems zugeordnete Wick lungen 1 in je zwei Teile aufgeteilt und paarweise in drei Etagen zwischen Jochen 3 eingespannt. Dabei stützen sich die Wicklungen 1 über Druckplatten 10 aus Isolierwerkstoff, beispielsweise aus Preßspan oder Hartholz, auf den Jochen 3 ab. Die erforderliche Preß kraft wird auch hierbei durch Zugelemente 4 aufgenom men, die die Joche 3 in miteinander fluchtenden Durch brüchen durchsetzen und die an ihren Enden Muttern 8 tragen. Die beim Anziehen der Muttern 8 erzeugte axiale Preßkraft wird über metallische Preßbügel 7 auf das unterste und oberste Joch 3 übertragen, die mit den Wicklungen 1 sowie mit den zwischen den Wicklungen 1 liegenden Jochen 3 sowie darüber hinaus mit jeweils unmittelbar auf den Stirnseiten der Wicklungen liegen den Druckplatten 10 mechanisch hinsichtlich der Preß kraft in Reihe liegen.In the arrangement shown in FIGS. 3 and 4 are the three phases of a three-phase system associated Wick lungs 1 in two parts divided in pairs and clamped in three floors between yokes 3. The windings 1 are supported on the yokes 3 by pressure plates 10 made of insulating material, for example made of chipboard or hardwood. The required pressing force is here also taken up by tension elements 4 , which push through the yokes 3 in mutually aligned breakthroughs and carry nuts 8 at their ends. The axial pressing force generated when the nuts 8 are tightened is transmitted via metallic press brackets 7 to the lowermost and uppermost yokes 3 , which lie with the windings 1 and with the yokes 3 lying between the windings 1 and, moreover, each directly on the end faces of the windings the pressure plates 10 are mechanically in line with the pressing force.

Die Zugelemente 4 liegen im Bereich der Wicklungen 1 und zum Teil auch im Bereich der Joche 3 innerhalb des magnetischen Längsfeldes. Durch das magnetische Längs feld werden in den Zugelementen 4 parallel zu deren Umfang fließende, durch Pfeile in den Fig. 5 und 6 angedeutete Wirbelströme erzeugt. Diese Wirbelströme sind um so größer, je größer der innerhalb der Zugele mente 4 liegende Anteil des magnetischen Längsfeldes ist. Da die Querschnittsfläche der Zugelemente 4 mit dem Quadrat des Durchmessers, der Umfang jedoch nur linear mit dem Durchmesser wächst, ist der maximale zulässige Durchmesser für die Zugelemente 4 aus ther mischen Gründen begrenzt.The tension elements 4 lie in the area of the windings 1 and in some cases also in the area of the yokes 3 within the longitudinal magnetic field. By the magnetic longitudinal field flowing in the tension elements 4 parallel to their circumference, indicated by arrows in FIGS. 5 and 6 eddy currents. These eddy currents are the greater, the larger the part of the magnetic longitudinal field lying within the elements 4 is Zugele. Since the cross-sectional area of the tension elements 4 with the square of the diameter, but the scope only grows linearly with the diameter, the maximum permissible diameter for the tension elements 4 is limited for thermal reasons.

Die Fig. 6 zeigt einen Zugelementquerschnitt mit Schlitzen 11, die den Strompfad für vom Längsfeld er zeugte Wirbelströme deutlich verlängern. Diese Ver längerung bedeutet im wesentlichen eine Vergrößerung des ohmschen Widerstandes für die Strompfade der Wirbelströme, deren absolute Größe dadurch gegenüber der in einem Vollprofil herabgesetzt ist und dadurch eine geringere Erwärmung des Zugelementes 4 zur Folge hat. Der Effekt der geringeren Temperaturerhöhung wird darüber hinaus durch die infolge der Schlitze 11 ver größerten Oberfläche des Zugelements 4 noch verstärkt, so daß der aus thermischen Gründen maximal zulässige Durchmesser für das Zugelement 4 gegenüber einer Aus führung aus Vollprofil deutlich vergrößert ist. Fig. 6 shows a tension element cross section with slots 11 , which significantly lengthen the current path for he eddy currents generated by the longitudinal field. This lengthening Ver means essentially an increase in the ohmic resistance for the current paths of the eddy currents, the absolute size of which is thus reduced compared to that in a full profile and thus results in less heating of the tension element 4 . The effect of the lower temperature increase is further amplified by the larger surface of the tension element 4 due to the slots 11 , so that the maximum permissible diameter for the tension element 4 compared to an embodiment made from full profile is significantly increased for thermal reasons.

Die Ausführungen gemäß den Fig. 7 bis 10 zeigen Querschnitte durch Zugelemente 4 mit unterschiedlich vielen Schlitzen 11, die je nach der ermittelten ther mischen Belastung mehr oder weniger weit in die Zug elemente 4 hineingefräst sind. In jedem Fall behalten die Zugelemente 4 an ihren Enden ihr volles Profil.The embodiments according to FIGS. 7 to 10 show cross-sections of traction elements 4 with different numbers of slits 11, the ther depending on the determined load mix more or less elements in the train are milled into 4. In any case, the traction elements 4 keep their full profile at their ends.

Claims

1.Throttle coil for large electrical outputs with windings ( 1 ) around core legs in the axial direction with spacing of the stacked iron core disks ( 2 ) and with yokes ( 3 ) arranged on the end face above and below the windings, which penetrate axially through the iron core disks ( 2 ) , metallic tension elements ( 4 ) are fixed, wherein the tension elements ( 4 ) are in one piece, have a circular cross section, made of steel and are dimensioned only taking into account the mechanical load, characterized in that the metallic tension elements ( 4 ) in the area of have longitudinal magnetic field to reduce their thermal load or He increase their thermal capacity axially parallel slots ( 11 ), the depth of the slots ( 11 ) is smaller than the radius of the cross-sectional circle, such that the lying between the slots ( 11 ) Hang segments together via a core part.

2. Choke coil according to claim 1, characterized in that the slots ( 11 ) are evenly distributed over the circumference of the tension elements ( 4 ).